作者：Ewen Callaway
精子到达卵子的道路与其说是一场冲刺，不如说是一场致命的障碍赛。在数百万个射出的精子细胞中，只有一个幸运地到达输卵管，在那里等待受精的卵子，它必须征服围绕卵子的厚厚的、胶状的粘液层和细胞，才能到达它的目标。
幸运的是，精子有帮助。今天在《自然》杂志上发表的两项研究表明，精子如何感知由卵子周围的细胞释放的女性性激素——孕酮。研究表明，这种激素可能会引导精子到达卵子，并给精子提供最后到达卵子的推动力。这些发现可用于设计一类新型避孕药物。
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“这确实是在我们理解精子如何调节方面向前迈出的重要一步，”英国伯明翰大学的生殖生物学家史蒂文·普布利科弗说，他没有参与这两项研究。
在之前的一些实验中，射出的人类精子已被证明会游向孕酮含量高的区域。这种激素还会导致细胞更强有力地抽打它们鞭状的尾巴，以便到达卵子，这种情况称为过度活跃。“我们有充分的理由认为对孕酮的反应很重要，但很难确定，”普布利科弗说。
切换通道
最新的研究由德国和美国的独立团队领导，他们同意同时发表他们的发现，表明孕酮激活了一个名为CatSper的分子通道，该通道使钙涌入精子细胞。
加利福尼亚大学旧金山分校的生殖生物学家波莉娜·利什科说，没有这个通道的小鼠是不育的，一些携带制造该通道基因突变的人也是如此。无法制造CatSper的精子无法变得过度活跃。
利什科和基里乔克的团队开发了一种测量精子内由钙等离子体产生的电流的方法，类似于神经科学家记录神经元的电活动的方式。他们发现，向射出的人类精子中添加孕酮会增强电流，而用阻断CatSper的药物治疗精子会降低电流。将细胞放入高pH环境中，例如卵子周围的环境，也会激活CatSper。高pH值和高孕酮的组合产生了更强的效果。
由德国波恩欧洲高级研究中心和研究中心生物物理学家本杰明·考普领导的第二个团队在他们自己的实验中得出了相同的结论。他们还测量了人类精子内的钙水平，发现施用孕酮的效果几乎是瞬间的。考普说，这种快速作用使传统的分子信号通路几乎没有时间发挥作用，并表明CatSper本身会检测到性激素并导致钙水平升高。
考普说，孕酮感应问题可以解释一些不孕症病例。“可能是有些卵子产生的孕酮不足，或者有些精子对孕酮的敏感性不如其他精子。”
然而，考普说，激活CatSper的治疗不孕症的药物需求量不大，因为体外受精已经很好地解决了不孕症问题。研究人员说，更有希望的是，通过阻碍该通道感知孕酮的能力或完全阻止其工作的药物来阻止受孕。
“对人类来说，如果你能阻断CatSper，它将是一种理想的避孕药，”马萨诸塞州波士顿儿童医院的生物化学家大卫·克拉珀姆说，他的团队发现了该通道，并且正在寻找抑制它的药物。已知只有精子细胞会制造CatSper，因此这种药物不太可能产生许多副作用。利什科补充说，它也可能适用于男性或女性服用，因为它可能作用于精子，而不管它们的位置如何。